基于FAHP的湖南省旅游气候舒适度评价分析

邓 玲，李学敏，江涤非，贾海鹰，陶 文

1.湖南省气象服务中心，湖南长沙 410118；2.气象防灾减灾湖南省重点实验室，湖南长沙 410118

气候是重要的旅游资源，适宜的气候可以为旅游活动提供良好的条件，而恶劣的气候条件则会制约人们的旅游行为。对旅游地的气候舒适性进行定量评价，可以有效指导游客在适当的时间选择合适的旅游目的地，以获得满意的旅游体验和享受。关于气候舒适度定量评价，国外学者早期的代表性研究有Terjung[1]提出的气候舒适性指数 (CI)。Oliver[2]在暴露实验的基础上提出的温湿指数（THI)和风寒指数(WCI)数量表。Freitas提出了着衣指数用于研究人们通过穿衣厚度改变气候带来的不适性[3]。进入20世纪80年代末期，国内学者在引用上述方法进行定量评价的基础上，尝试建立适用于中国的气候舒适度评价方法，并对国内的一些地方进行评价分析。廖善刚[4]提出了综合舒适度指标来评价福建省旅游气候舒适度；马丽君[5]基于温湿指数、风寒指数和着衣指数，构建了气候舒适度综合评价模型；王洪桥等[6]采用风寒指数、舒适度指数、着装指数等指标，利用偏离度模型和模糊综合评价法对吉林省旅游气候舒适度进行时空差异分析；刘海洋等[7]利用温湿指数和风寒指数，构建了旅游气候舒适指数（DCI）模型，专门用于评价沙漠地区的旅游气候舒适度；王胜[8]、卢珊[9]等综合考虑气温、风速和相对湿度等气象因子构建了气候舒适度指数模型，对安徽、陕西两省的气候舒适度进行综合区划和评价；陶生才等[10]综合运用温湿指数、风寒指数、着衣指数和人体舒适度指数，构建旅游气候舒适度综合指数模型，评估了敦煌旅游气候舒适期起止时间和期间天数。

湖南省位于长江中游地区，是热带海洋气团和极地大陆气团交替控制与互相角逐交绥的地带，属于季风气候区。湖南地势属于云贵高原向湘南丘陵和南岭山地向江汉平原的过渡地带，境内东、南、西三面环山。特殊的地理位置和地形地貌决定了湖南气候的多样性[11]。评价分析湖南省旅游气候舒适度的时空分布特征对游客选择适宜的目的地和时间段具有重要的指导价值。本研究利用湖南省96个气象观测站1980—2010年近30年基本气候资料,运用温湿指数、风寒指数、着衣指数、人体舒适度指数，采用模糊层次分析法（FAHP）确定各气候舒适度评价指数的权重，构建了气候舒适度综合评价指数模型。运用综合评价指数和GIS空间分析技术对湖南省气候舒适度时空分布特征进行评价分析，旨在为湖南省人居环境、旅游资源的合理开发利用和开展生态旅游气象服务提供科学的依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气象资料采用湖南省96个国家气象站30年(1981—2010年)地面气候整编资料（湖南省气象信息中心提供），包括逐月的平均气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数、月均最高气温、月均最低气温等资料。数字高程地图（DEM）分辨率90 m×90 m,研究区域和站点见图1。

图1 湖南省地形及气象站点分布

1.2 研究方法

对 温 湿 指 数（THI）、风 效指 数(WCI)、着衣指数(ICL)和人体舒适度指数(HCL)4个气候舒适指数进行分级评价，然后采用模糊层次分析法（FAHP）确定各气候舒适度指数的权重，构建气候舒适度综合指数模型，通过计算1981—2010年湖南省的月、季、年旅游气候舒适度综合指数，并运用ArcGIS空间分析技术对湖南省气候舒适度时空分布特征进行分析评价。

1.2.1 气候舒适指数评价方法 温湿指数是旅游气候舒适度一项重要的评判指标，是人体气候感知的第一指标。温湿指数由气温和相对湿度2个气象要素构成，反映人体和周围环境间进行热交换的水平。计算公式为：

式（1）中，THI为温湿指数，t为气温（℃），f为相对湿度（%）。

风效指数是由风寒指数发展而来的，反映在寒冷环境下，气温与风速通过对人体散热的作用而影响人体的舒适感。相比风寒指数，风效指数新引入了太阳辐射因子，考虑了人体体表在太阳辐射下的体感效应，因而比风寒指数更加具有普适性。计算公式为：

式（2）中，WCI为风效指数，t为气温（℃)，v为平均风速（m/s），s为日照时数（h/d）。

着衣指数是由澳大利亚学者Freitas提出,考虑了人们利用调整衣着来适应外界气候,是对人用衣着保持体温平衡概念模型的量化。计算公式为：

式（3）中，ICL表示着衣指数，t为气温（℃），v为平均风速（m/s），h代表人体代谢率的75%（w/m2），旅游行为的活动量一般为较轻微，相应的h值为87；a为人体对太阳辐射的吸收率，取黑色衣料下最大值0.06；R为太阳常数，按照QX/T368—2016取1 366.1 w/m2；α为地区的太阳高度角，取平均状况，设纬度为β，春秋季α=90-β-23°26′，夏季α=90-β+23°26′，冬 季α=90-β-23°26′。

人体舒适度指数是指由于个体差异使人体环境产生不同的舒适感。它在考虑温度和湿度2个气象因素影响的同时，还考虑了风对人体舒适感受的影响。计算公式为：

式（4）中，HCI为 人 体 舒 适 度 指数，t为气温（℃），f为相对湿度（%），v为平均风速（m/s）。

为了更准确、更方便地分析各个气候舒适度评价指数，参考相关文献对温湿指数、风效指数、着衣指数和人体舒适度指数等4个气候舒适度指数进行分级和赋值（表1）[12]。

表1 温湿指数、风效指数、着衣指数、人体舒适度指数的分级标准及赋值

1.2.2 气候舒适度综合指数模型构建 温湿指数反映了温度和湿度对人体感觉的影响，风效指数体现了风力和温度的综合作用，着衣指数是用来指导人们如何通过增减衣物来适应天气，人体舒适度指数则在一定程度上直观地反映了人体对外界环境的感觉[13]。这4个指数的计算都在一定层面上反映出某地的气候舒适度，但均存在片面性。为了更准确地对某地的气候舒适度进行分析评价，需采用气候舒适度综合指数模型进行评价。本研究采用唐德才等[14]研究结果，综合考虑了温湿指数、风效指数、着衣指数和人体舒适度指数4个气候舒适度指数，运用FAHP（模糊层次评价分析法）方法计算各分指数的权重系数，构建了气候舒适度综合指数模型（Comprehensive Comfort Index，CCI）为：

式（5）中，CCCI为气候舒适度综合指数，XTHI、XWCI、XICL和XHCI分别为温湿指数、风效指数、穿衣指数和人体舒适度指数的分级赋值，0.35、0.21、0.15和0.29为各分指数的权重系数。根据模型计算，标准如下：7＜CCCI≤9 为舒适，5＜CCCI≤7为较舒适，3＜CCCI≤5为较不舒适，1≤CCCI≤3为不舒适。

2 结果与分析

2.1 月气候舒适度综合指数的时空分布

根据气候舒适度综合指数模型，计算1981—2010年湖南省多年平均逐月的气候舒适度综合指数CCI，具体结果见图2。

由图2可以看出，1981—2010年湖南省多年平均各月的气候舒适度评价综合指数处于3.99～8.75之间，随月份呈“M”型分布。一年中，4—5月和10月是湖南最适宜旅游出行的月份，气候舒适度评价综合指数均在7以上，为舒适等级；1月（天气湿冷）、7—8月（天气闷热）气候舒适度综合评价指数均低于5，为较不舒适月份；其余月份均为较舒适等级；全年无不舒适月份。

图2 湖南省1981—2010年平均气候舒适度综合指数的月变化

2.2 季气候舒适度综合指数的时空分布

根 据 春 季（3—5月）、夏 季（6—8月）、秋季（9—11月）冬季（12月至翌年2月）的划分标准，计算全省四季平均气候舒适度综合指数，具体结果见图3。

图3 湖南省1981—2010年平均气候舒适度综合指数的季节变化

由图3可知，就全省平均而言，各季节的气候舒适度排序为秋季＞春季＞冬季＞夏季。秋季气候舒适度综合指数最高，为8.77，其次是春季，均属于舒适的范围，夏季和冬季综合指数较低，属于较不舒适的范围。

由图4可知，春季、秋季湖南各市县的综合指数均在8.0以上，为旅游舒适季节，其中秋季综合指数为9.0的县市占比达到63.5%，为最佳旅游季；夏季湘西、湘南部分地区为旅游较舒适区域，综合指数在5～7之间，县市占比为31.3%，其中郴州的桂东和汝城县综合指数最高，为6.3，其他大部分县市综合指数在4～5之间，属于较不舒适地区，其中衡阳地区的综合指数最低；冬季湘中以南大部地区为旅游较舒适地区，综合指数在5～6之间县市占比为72.9%，其中道县综合指数最高，为5.42，其他大部分地区的县（市）综合指数在4～5之间，属于较不舒适地区[15-18]。

图4 湖南省1981—2010年96个气象站点四季的气候舒适度综合指数分布

2.3 年气候舒适度综合指数的空间分布

湖南省多年平均的气候舒适度年综合指数空间分布见图5。

由图5可知，1981—2010年湖南省多年的年平均气候舒适度综合指数均在5～7之间，属较舒适等级。湘南南部气候舒适度综合指数最高，其次是湘西，综合指数均在6以上，湘东北和湘中偏南地区综合指数相对较低，综合指数在5～6之间。

图5 湖南省1981—2010年多年气候舒适度综合指数空间分布

3 结论

综合考虑温湿指数、风效指数、穿衣指数和人体舒适度指数，利用模糊层次评价法，构建气候舒适度综合指数模型。根据1981—2010年湖南省基本气候资料，运用综合指数对湖南省月、季、年的气候舒适度进行分析评价，得出主要结论如下。

（1）湖南省多年平均各月的气候舒适度评价综合指数在3.99～8.75之间，随月份呈“M”型分布。一年中，大部分地区气候舒适期（较舒适、舒适）长达9个月。4—5月和10月是湖南最适宜旅游出行的月份，气候舒适度评价综合指数均在7以上，为舒适等级，1月、7—8月为较不舒适月份，其余月份均为较舒适等级,全年无不舒适月份。

（2）就全省平均而言，1981—2010年,湖南各季节的气候舒适度排序为秋季＞春季＞冬季＞夏季。秋季气候舒适度综合指数最高，为8.77，其次是春季，均属于舒适的范围，夏季和冬季综合指数较低，属于较不舒适的范围。

（3）在空间差异上，秋季、春季湖南各地均为旅游舒适区域，夏季湘西、湖南南部的部分地区为旅游较舒适区域，其他大部分地区属于较不舒适区域，冬季湖南中部及南部地区属于旅游较舒适区域，其他大部分地区属于较不舒适区域。

（4）1981—2010年，湖南省多年的年平均气候舒适度综合指数均在5～7之间，属于较舒适等级。湘南南部气候舒适度综合指数最高，其次是湘西，综合指数均在6以上，湘东北和湘中偏南地区综合指数相对较低。